请教一个TTL反相器的问题

只看该作者 · 2021-11-18 10:15

在模拟电路板块问一个数字电路的问题。

清华大学出版的阎石老师的数电，第6版。介绍TTL反相器的电路结构和工作原理。
电路如下：

A点为低电平（0.2V）的时候，三级管T1处于深度饱和状态。

处于深度饱和状态，T1的集电极必然有流入的电流，这个电流是从T2的基极流出的。
T2作为NPN型的管子，基极流出电流，怎么理解。

如果我画一个这样的电路，电阻如果取得合适，是不是可以说基极流出电流，导致基极下拉电阻上产生了压降。
压降达到超过0.7V，导致三极管BE结导通。

2万 · 2021-11-18 10:35

本帖最后由 HWM 于 2021-11-18 10:42 编辑

“A点为低电平（0.2V）的时候，三级管T1处于深度饱和状态。

处于深度饱和状态，T1的集电极必然有流入的电流，这个电流是从T2的基极流出的。
T2作为NPN型的管子，基极流出电流，怎么理解。”

这里的T1不是通常BJT的放大使用情形。A低电位会使T1深度饱和（即两个PN结都是正偏），而R1的电流却绝大部分都通过A流出，意味着T2的基极电流很小（即T2截止）。

通常，T1会有多个发射极（即多个不同的A），构成多个输入的与非门。

只看该作者 · 2021-11-18 10:44

本帖最后由 LcwSwust 于 2021-11-18 10:49 编辑

要不换个思路，T2基极对地有电容Cx，A点低电平，T1导通，Cx放电，T2基极电压变低。

可参考“双向电平变换电路”：
https://www.51wendang.com/doc/980397dc19cf947b647a8cd1/2

只看该作者 · 2021-11-18 11:47

HWM 发表于 2021-11-18 10:35
“A点为低电平（0.2V）的时候，三级管T1处于深度饱和状态。

处于深度饱和状态，T1的集电极必然有流入的电 ...

在T1的发射极输入为低电平的时候，实际的电路相当于

在这种接法下，个人觉得完全没有必要去特意去说明T1处于饱和状态。
T1的集电极电压比较低，但是这个电压是谁提供的？
一般情况都是电源通过接到集电极的电阻提供。但是这个电路中有个反向的二极管，不如直接说集电极是开路的。

在网上找了一些相关的资料，有一些说法与这个教程是一致的。但是另外一些没有把T1作为三极管来分析，直接把它当成两个背靠背的二极管。
觉得后一种分析方法，更加合理。

https://wiki.analog.com/university/courses/electronics/electronics-lab-27

只看该作者 · 2021-11-18 11:52

LcwSwust 发表于 2021-11-18 10:44
要不换个思路，T2基极对地有电容Cx，A点低电平，T1导通，Cx放电，T2基极电压变低。

可参考“双向电平变换 ...

这个电平转换的电路我实际使用过。但是电路中没有使用C1这个电容。

Cx上的初始电压怎么来的？

只看该作者 · 2021-11-18 12:08

eyuge2 发表于 2021-11-18 11:52
这个电平转换的电路我实际使用过。但是电路中没有使用C1这个电容。

Cx上的初始电压怎么来的？ ...

电平转换电路中第一个图里的MOS管若用三极管代替，那就得去掉C1.
Cx初始电压是R1经T1的BC极二极管提供，也可以A点高电平提供。
三极管可以CE交换，当E极电压高于C极，交换一下CE来分析就好看了。

只看该作者 · 2021-11-18 12:11

eyuge2 发表于 2021-11-18 11:47
在T1的发射极输入为低电平的时候，实际的电路相当于

关于“饱和”，建议做个实验：找一个NPN三极管（如2N5551、9014），基极串1K电阻接5V，发射极接地，用万用表电阻档或二极管档去测一下CE之间正向与反向电阻。

2万 · 2021-11-18 12:14

eyuge2 发表于 2021-11-18 11:47
在T1的发射极输入为低电平的时候，实际的电路相当于

“在这种接法下，个人觉得完全没有必要去特意去说明T1处于饱和状态。”

虽然这个“饱和”没什么用，但BJT确实是处在饱和态（由BJT饱和定义可知）。

“T1的集电极电压比较低，但是这个电压是谁提供的？”

是由于A低电位，通过发射极-基极正偏“拉低”的。其实，假设A电位近似为零，从T1经发射极和集电极的分流就可以看出其主要电流是通过T1发射极流出的（意味着集电极流出的电流相对小很多）。

这个电路的作用要结合多个输入（即与非门）才能看得更清楚。

只看该作者 · 2021-11-18 13:20

本帖最后由修理Y的于 2021-11-18 13:51 编辑

TTL门的精妙之处在于，门输入VA为高时，T1是工作在少见的反向有源工作模式，也就是e和c极角色，会与正向有源模式时的角色互换，注意e,c区的电流方向也会和通常正向工作区时的方向相反！但是反向电流放大倍数会小很多！
这时门的输入电流即T1的射极电流很小。因为晶体管的反向Beta，是很小的，可能比0.1还小不少，IE=beta倍IB, 所以由基尔霍夫得，T1的C极电流约大小等于B极电流，并且其方向也是可以驱动T2的b极导通,直到T2饱和。

当门输入VA为低，T1开始进入熟悉的正向有源工作模式，T1的C极电流变成beta倍IB，因为正向beta 较大，这个电流也大。
并且这个电流方向刚好是可以支持T2之前基区存储的少子电荷释放的方向。所以这个更大的电流加快了放电，减小T2的VBE2电压，最终导致T2进入截止。

其实只要先知道三极管存在反向有源工作区模式，那理解这个电路的优点还是很容易的，这居然不提，好扯的课本……我怀疑这个作者根本没真懂。

只看该作者 · 2021-11-18 14:11

HWM 发表于 2021-11-18 12:14
“在这种接法下，个人觉得完全没有必要去特意去说明T1处于饱和状态。”

虽然这个“饱和”没什么用，但BJ ...

既然这样回答，追问一下，此时T2管子处在的什么状态，截止？在其基极有电流流出的情况下。

***************************************************

这个NPN的管子，3脚的电压是多少？三极管处于什么状态？

只看该作者 · 2021-11-18 14:16

LcwSwust 发表于 2021-11-18 12:11
关于“饱和”，建议做个实验：找一个NPN三极管（如2N5551、9014），基极串1K电阻接5V，发射极接地，用万用 ...

谢谢回复。
扯一个与主题无关的话。
在电路上电的状态，我一直只用万用表的电压档进行测量，电阻档和二极管档都没有用过，觉得这样测量不准确，违反了基本规则。

你确定可以这样用吗？用的时候，需要注意什么。

只看该作者 · 2021-11-18 14:24

本帖最后由 LcwSwust 于 2021-11-18 14:27 编辑

eyuge2 发表于 2021-11-18 14:16
谢谢回复。
扯一个与主题无关的话。
在电路上电的状态，我一直只用万用表的电压档进行测量，电阻档和二极 ...

万用表一般有保护，为确保安全，你可以先用电压档测下CE电压是否为0，若是，再用电阻档、二极管档去测量。
有些东西教材或器件说明书里是不会说的，比如你看NPN三极管（或NMOS管）的特性曲线，基本都不会讲CE电压（或DS电压）为负的情况，其实三极管或NMOS管都是可以双向导通的。
百问不如一试。

只看该作者 · 2021-11-18 16:14

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